Преобразователь с ~220 В на 10 кВ

насколько компактным может быть?
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Вопрос образовался, даже некоторый спор :) : насколько компактным можно сделать преобразователь сетевого напряжения в импульсное порядка 10-20 киловольт? Выпрямление не нужно, частота порядка 20-30 кГц, мощность - десятки ватт; скажем, 20 Вт.

Какие возможны схемы, насколько компактным может быть готовый преобразователь, и сколько примерно это может стоить?
 3.6.33.6.3
RU Серокой #16.02.2011 19:02  @Fakir#16.02.2011 18:59
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Fakir> насколько компактным может быть готовый преобразователь
Какая мощность? А то вот к примеру преобразователь на 1 кВ для лампы подсветки экрана ноутбука крайне компактен. ;-)
Соответственно такой же инвертор на слабый ток раскачивается и до десятков кВ.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
US Fakir #16.02.2011 19:06  @Серокой#16.02.2011 19:02
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Серокой> Какая мощность?

20 ватт.

Серокой> А то вот к примеру преобразователь на 1 кВ для лампы подсветки экрана ноутбука крайне компактен. ;-)

Э-э, а насколько именно компактен? :) В мюллюметрах? :) И какая там мощность?

И при повышении выходного напряжения на порядок - "трансформаторная" часть существенно не изменится по массогабаритам?
 3.6.33.6.3
MD Wyvern-2 #16.02.2011 19:09  @Серокой#16.02.2011 19:02
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Fakir>> насколько компактным может быть готовый преобразователь
Серокой> Какая мощность?
В диапазоне 10-50Вт. Например, 20Вт. Неплохо бы, что бы такой преобразователь работал в сети от 100 до 300вольт с частотами 50-60Гц ;)

Видится микросхемка с ключами и тактгенератором, MOSFET- транзистор, и трансформатор на ферритовом колечке.
Стабильность формы сигнала, частоты и напряжения в пределах ±10% не критична

А вот похожая (не высокочастотная) поделка местных психиАторов: Бытовой таймер
Один мой товарищ нашел ;) И УСПОКОИЛСЯ (кому надо -тот поймет :D )
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13
RU Серокой #16.02.2011 19:13  @Fakir#16.02.2011 19:06
+
+2
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Fakir> Э-э, а насколько именно компактен? :) В мюллюметрах? :) И какая там мощность?
Ширина примерно 1 см. 1,5 кВ.

Мощность незначительная, даж в оценке затрудняюсь, лампа не потребляет практически ничего.

Fakir> И при повышении выходного напряжения на порядок - "трансформаторная" часть существенно не изменится по массогабаритам?
Нет, просто вторичная обмотка станет толще на порядок. Опять же, на порядок упадёт ток.

Частота входная инвертора не важна, всё равно ток выпрямляется.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

U235

старожил
★★★★★
Fakir> Вопрос образовался, даже некоторый спор :) : насколько компактным можно сделать преобразователь сетевого напряжения в импульсное порядка 10-20 киловольт?

Ключевой вопрос - требуемая мощность источника. От нее и пойдут габариты. Если требуемая мощность невелика, то в габариты пачки сигарет можно уложиться запросто

Fakir> Выпрямление не нужно, частота порядка 20-30 кГц, мощность - десятки ватт; скажем, 20 Вт. Какие возможны схемы, насколько компактным может быть готовый преобразователь, и сколько примерно это может стоить?

Обычная для таких случаев схема включает в себя инвертор, т.е. электронный ключ на силовых транзисторах или тиристорах, "нарезающий" входное напряжение с частотой 220вольт с частотой 20-30 кГц. Далее стоит либо повышающий трансформатор, либо безтрансформаторная повышающая схема наподобие таких

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/.../e6/Buckboost_conventions.svg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/.../3/39/Boost_conventions.svg
В человеке всё должно быть прекрасно: погоны, кокарда, исподнее. Иначе это не человек, а млекопитающее  3.6.133.6.13
RU Серокой #16.02.2011 19:43  @U235#16.02.2011 19:15
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
U235> безтрансформаторная повышающая схема наподобие таких
Я не уверен, что такими можно особенно сильно повысить напряжение. Как повышающий с батарейки АА до 5 вольт - да, а до киловольта - очень не уверен.
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

Wyvern-2

координатор
★★★★★
U235> .... т.е. электронный ключ на силовых транзисторах или тиристорах, "нарезающий" входное напряжение с частотой 220вольт с частотой 20-30 кГц.

Вначале, все же выпрямитель 220 неплохо бы поставить - а то чего доброго синхронизировать придется :) Выпрямитель простейший, двухполупериодный, качество выпрямленного по барабану
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13
RU Серокой #16.02.2011 19:50  @Wyvern-2#16.02.2011 19:49
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Wyvern-2> Вначале, все же выпрямитель 220 неплохо бы поставить
Я ж написал выше, что частота не важна - как раз к твоим 50-60 Гц. :-P
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
MD Wyvern-2 #16.02.2011 19:51  @Серокой#16.02.2011 19:50
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> Вначале, все же выпрямитель 220 неплохо бы поставить
Серокой> Я ж написал выше, что частота не важна - как раз к твоим 50-60 Гц. :-P

Угу :) Догадался ЖР
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13
MD Wyvern-2 #16.02.2011 20:02  @Wyvern-2#16.02.2011 19:49
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2> Вначале, все же выпрямитель 220 неплохо бы ... Выпрямитель простейший, двухполупериодный, качество выпрямленного по барабану

А вот. кстати...нужен ведь для компактности бестрансформаторный выпрямитель? Типа "цифрового", с умножением напряжения...нет? Есть такие "на чипе"?
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13
RU ED #16.02.2011 20:08  @Серокой#16.02.2011 19:43
+
+1
-
edit
 

ED

аксакал
★★★☆
☠☠
Серокой> Я не уверен, что такими можно особенно сильно повысить напряжение.

Умножением? Вполне. Часто применяют. В телевизорах, например.
Вот умножитель УН9/27-1,3



27 киловольт. 40 ватт.

Кстати по сабжевому вопросу - соедините блок питания телевизора и строчный трансформатор от него же. Вот вам и ответ. :)
 3.5.163.5.16
RU Серокой #16.02.2011 20:08  @Wyvern-2#16.02.2011 20:02
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Wyvern-2> бестрансформаторный выпрямитель?
Вот я выше написал Урану, и у тебя спрошу: у тебя частота на выходе - 20-30 кГц, то есть тебе за 50 мкс нужно обеспечить крутейший фронт с 200 В до 20 000 В. Как будешь избавляться от паразитных ёмкостей и резистивной составляющей, чтобы прокачать катушку?
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  
RU Серокой #16.02.2011 20:10  @ED#16.02.2011 20:08
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
ED> Умножением? Вполне.
Не, у Урана были ссылки на ключевые схемы повышения.
А диодный умножитель во сколько раз может увеличить?
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

ED

аксакал
★★★☆
☠☠
Wyvern-2> А вот. кстати...нужен ведь для компактности бестрансформаторный выпрямитель?

Трансформаторы бывают весьма компактными. Хоть на предложенном снимке монитора посмотри. Бестрансформаторная схема будет габаритнее, боюсь.
 3.5.163.5.16
RU ED #16.02.2011 20:13  @Серокой#16.02.2011 20:10
+
+1
-
edit
 

ED

аксакал
★★★☆
☠☠
Серокой> А диодный умножитель во сколько раз может увеличить?

Теоретически хоть во сколько. На практике ну раз.... в 10. Больше не встречал.

 3.5.163.5.16

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Wyvern-2>> А вот. кстати...нужен ведь для компактности бестрансформаторный выпрямитель?
ED> Трансформаторы бывают весьма компактными. Хоть на предложенном снимке монитора посмотри. Бестрансформаторная схема будет габаритнее, боюсь.

Ага - только внимание обратил: там стрелочками указанны микросхема ключа и трансформатор?
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  3.6.133.6.13

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ED> Кстати по сабжевому вопросу - соедините блок питания телевизора и строчный трансформатор от него же. Вот вам и ответ. :)

Крупновато :)
Вопрос-то еще в максимально возможной компактности :)
 3.6.33.6.3

ED

аксакал
★★★☆
☠☠
Fakir> Крупновато

Ну вообще то строчный трансформатор основную мощность на отклонающие катушки качает, а этого вам не надо. Можно сделать меньше. И вообще можно совместить трансформатор импульсного блока питания с высоковольным.
В габариты блока питания 14 дюймового телевизора думаю уложиться можно. Он вполне небольшой. Сильно меньше - вряд ли (при заданной мощности).
 3.5.163.5.16
+
+1
-
edit
 

GOGI

координатор
★★★★
Надо еще режим работы озвучить, а то для длительного режима на многих схемах определять габариты будут именно тепловой режим.
Ну и требуемый КПД для полного счастья.
1  3.6.133.6.13

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Режим - длительный, часы, а то и десятки часов подряд. В идеале вообще непрерывный.
КПД - как можно выше :)

Но для 20-ти ватт (да при хорошем КПД), казалось бы, нагрев еще не должен быть особо большой проблемой, или я неправ?
 3.6.33.6.3

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ED> В габариты блока питания 14 дюймового телевизора думаю уложиться можно. Он вполне небольшой.

Небольшой - это сколько именно?
Хотелось бы вписаться примерно в 3 х 3 х 4 см. Ну в крайнем случае - 4 х 4 х 6.
 3.6.33.6.3

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Серокой>> А диодный умножитель во сколько раз может увеличить?
ED> Теоретически хоть во сколько. На практике ну раз.... в 10. Больше не встречал.
ED> Умножители напряжения (практические схемы умножителей).

Так если склероз не изменяет, по такому же или сходному принципу генератор Маркса-Аркадьева устроен - и с его помощью напряжение повышают до диких мегавольт.
Только вот с компактностью изделия, повышающего в 100 раз - чё-т сомнения гложут меня... И в отношении КПД.
 3.6.33.6.3

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
А, хотя не, это больше на другую классику похоже - генератор Кокрофта-Уолтона. Такой, наверное, мог бы быть и на чипе для малых мощностей... Сотня конденсаторов и диодов...

Генератор Кокрофта — Уолтона — Википедия

Генератор Кокрофта-Уолтона, или умножитель, был назван в честь двух физиков, которые построили первый генератор в 1932 году и использовали его в системе подачи энергии в свой ускоритель частиц, предназначенный для проведения первого в мире эксперимента по искусственному расщеплению атомных ядер (практически одновременно такой же эксперимент впервые в СССР был проведен в УФТИ ). Джон Кокрофт и Эрнст Уолтон использовали этот каскадный умножитель напряжения в исследованиях, за которые получили Нобелевскую премию по физике 1951 года с формулировкой: за «Трансмутацию атомных ядер с помощью искусственно ускоренных атомных частиц». // Дальше — ru.wikipedia.org
 


Используя только конденсаторы и диоды генераторы такого типа могут преобразовывать относительно низкое напряжение в очень высокое, при этом оказываясь много легче и дешевле по сравнению с трансформаторами.

На практике умножитель Кокрофта-Уолтона имеет ряд недостатков. Если в умножитель добавляется слишком много секций, напряжение в последних секциях будет ниже ожидаемого, в основном из-за ненулевого импеданса конденсаторов в нижних секциях. Практически невозможно питание умножителя непосредственно напряжением промышленной частоты, так как в этом случае требуются конденсаторы большой ёмкости, что сильно ухудшает массо-габаритные показатели устройства. Пульсации выпрямленного тока также усиливаются, что в некоторых случаях неприемлемо. Обычно на вход напряжение подаётся с выхода высокочастотного трансформатора.
 


Вот только насчёт КПД опять-таки...
 3.6.33.6.3
RU Серокой #17.02.2011 14:24  @Fakir#16.02.2011 20:16
+
+2
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
Fakir> максимально возможной компактности :)

Кстати, TASER M26. 50 кВ, 26 ватт.
http://www.taser.com/SiteCollectionImages/Product/.../m26_01.jpg [not image]
Больше не раскалятся ваши колосники. Мамонты пятилеток сбили свои клыки. ©  

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru